【壓縮機網(wǎng)】2022年北京冬奧會(huì )正在如火如荼地進(jìn)行中，奧運健兒們在賽場(chǎng)上奮力拼搏，綻放出屬于自己的精彩。在“科技冬奧”的號召下，西安交大能動(dòng)學(xué)院制冷與低溫工程系副主任晏剛教授團隊參與了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“科技冬奧”項目，與上海理工大學(xué)、中科院理化所合作負責了人工造雪機理研究以及造雪關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)。

　　據介紹，晏剛團隊參與的項目全稱(chēng)是“多地域氣候條件下高效智能造雪機研發(fā)及應用示范”，包括人工造雪機理研究、造雪關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)等5個(gè)課題，由9家單位聯(lián)合來(lái)完成。

　　項目團隊經(jīng)過(guò)一年多的造雪實(shí)驗和數值仿真分析，已在人工造雪機理研究上獲得了一些成果，參與研發(fā)的造雪機將在冬奧會(huì )會(huì )場(chǎng)進(jìn)行性能測試。

　　人工造雪技術(shù)的核心是通過(guò)節流制冷制造低溫環(huán)境，催化微小霧滴形成晶核，并以晶核為種子吸附破碎霧滴生長(cháng)成雪花?！叭斯ぴ煅┰砗?jiǎn)單，但工藝過(guò)程復雜，成雪效果對環(huán)境條件依賴(lài)性很高，成雪過(guò)程中涉及到‘氣、汽、水、冰多相態(tài)變化’‘氣液混合物-霧化水滴-雪晶-雪花多環(huán)節環(huán)環(huán)相扣’，密不可分，仿真和實(shí)驗難度都很大?！辈┦可鷦鴱娊榻B說(shuō)。

　　團隊在實(shí)驗室進(jìn)行造雪實(shí)驗

　　為高度還原實(shí)際造雪環(huán)境，團隊依托上海理工大學(xué)人工造雪實(shí)驗室進(jìn)行試驗，實(shí)驗室由于空間有限，核子器成核過(guò)程濕度飆升且難以精準控制，使實(shí)驗設計和執行面臨巨大考驗。為克服這一問(wèn)題，團隊成員精簡(jiǎn)實(shí)驗計劃，每次實(shí)驗之前做好充足準備，細心監測實(shí)驗室溫濕度范圍，不浪費任何一次機會(huì )。測量雪晶粒徑時(shí)，低溫高濕的惡劣環(huán)境對測量?jì)x器損害大，且雪花飄散不受控制形成干擾，數據難以捕捉獲取。因此他們嚴格控制測粒徑時(shí)間，簡(jiǎn)化流程，盡量縮短儀器連續工作時(shí)間，另外多備用測量?jì)x器，防止實(shí)驗中斷。

　　“人工造雪受地域氣候條件影響很大，造雪機最關(guān)鍵的部件是生產(chǎn)‘晶核’的核子器，為實(shí)現1℃/65%高溫高濕環(huán)境下的造雪，理論和實(shí)驗研究都表明核子器出口液滴粒徑應小于100μm，且核子器入口氣壓應稍大于水壓，成雪效果最好?！辈┦可逦恼f(shuō)。據了解，這些研究結論也用于指導核心部件的創(chuàng )制和整機最優(yōu)調控策略的開(kāi)發(fā)。

　　核心部件數值分析

　　晏剛長(cháng)期從事制冷空調系統熱物理過(guò)程、混合工質(zhì)新型循環(huán)、小型制冷裝置節能與環(huán)保技術(shù)等方面的研究。在多組分工質(zhì)多相流動(dòng)過(guò)程相變機理、自然環(huán)保工質(zhì)開(kāi)發(fā)利用、新型制冷循環(huán)理論、制冷節能技術(shù)與系統設計方面積累了豐富經(jīng)驗。近年來(lái)主持完成多項國家自然科學(xué)基金、國家科技支撐計劃等科研項目和企業(yè)橫向課題。晏剛表示，雖然沒(méi)有直接相關(guān)的造雪研究經(jīng)歷，但是之前20余年積累的制冷理論基礎和項目開(kāi)展經(jīng)驗為團隊完成這項有挑戰性的工作奠定了堅實(shí)基礎。

　　說(shuō)起參與此項目的感受，晏剛表示，與歐美國家相比，我國冰雪產(chǎn)業(yè)起步晚，雖然近幾年取得了一定進(jìn)步，但仍然存在技術(shù)裝備落后、自主品牌競爭力差、產(chǎn)業(yè)普及率低等問(wèn)題?！拔覀儗W(xué)校創(chuàng )建了我國第一個(gè)制冷與低溫專(zhuān)業(yè)。借助冬奧會(huì )的契機，我們也希望項目能為打造自主化國產(chǎn)造雪機品牌與產(chǎn)業(yè)奉獻一份力量，實(shí)現‘三億人上冰雪’的全民健康運動(dòng)目標?！?/p>

　　團隊參與研發(fā)的造雪機樣機進(jìn)行造雪實(shí)驗

　　據了解，受疫情影響，團隊參與研發(fā)的造雪機目前還沒(méi)有應用到冬奧會(huì )，但將在冬奧會(huì )會(huì )場(chǎng)進(jìn)行性能測試，并與國外主流品牌造雪機進(jìn)行造雪性能對比，正視差距，獲取先進(jìn)經(jīng)驗?！绊椖恳呀咏谑瘴搽A段，但是高效造雪機開(kāi)發(fā)仍將是我們持續性的研究方向，也希望未來(lái)能繼續參與其他人工造雪項目，為我國冰雪產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻交大智慧和力量?！?/p>